Устройство для измерения напряженности электрического поля

Устройство для измерения напряженности электрического поля

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения - повьшение точности и производительности многократных измерений в неоднородных электрических полях. Предварительно осуществляют разрядку конденсатора 5-1 нажатием выступа, например 10-1, на кнопку 7 при перемещении стержня 9. При дальнейшем перемещении стержня 9 выступ 10-1 замыкает кнопку клюна 3, аналоговый преоб- (Л С J. ц 1% INS 00 ф О) 4 ;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

I ( с

/

F — 8

l г

Г

— Q

16 иг7

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21 ) 3781193/24-21 (22). 17.08.84 (46) 23.06.86. Бюл.. У 23 (71) Сибирский научно-исследовательский институт энергетики (72) А.Б. Немировский и В.А.. Марков (53) 621.317.328(088.8) (56) Измеритель напряженности электрического поля промышленной частоты

50 Гц типа ПЗ-1. Техническое описание, инструкция по эксплуатации и паспорт. Л.: 1 971.

Патент ЧССР Р 148321, кл. 21 е 12, 1973.

Л1

5.1 (ф 6-1

/ г

3

0 1

6 1

„„SU, „1239649 А 1 (51)4 G 01 R 29/ 12 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НАПРЯЖЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ . (57) Изобретение относится к измерительной технике. Цель изобретения— повышение точности и производительности многократных измерений в неоднородных электрических полях, Предварительно осуществляют разрядку конденсатора 5-1 нажатием выступа, например 10-1, на кнопку 7 при перемещении стержня 9. При дальнейшем перемещении стержня 9 выступ 10-1 замыкает кнопку ключа 3, аналоговый преоб1239649 разователь 2 сигнала подключается к конденсатору 5-i, заряжая последний. Затем кнопка 7 сброса нажимается выступом 10-(+1) и т.д. Запоминание осуществляется конденсатором

5-(i+1). Стержень 9 выталкивается из корпуса 8. Если кратность измерений превышает m, то в..корпус 8 вставляется новый стержень. Считывание информации со всех конденсаторов осуИзобретение относится к измерительной технике и может использоваться для измерения напряженности электрического поля преимущественно промышленной частоты на подстанциях и открытых распределительных устройствах.

Цель изобретения — повышение точности и производительности многократных измерений в неоднородйых элект- !О рических полях за счет того, что датчик остается в неизменном положении и за счет введения группы запоминающих конденсаторов, снабженных контактами для электрического соединения с выходом аналогового преобразователя сигнала.

На фиг. 1 приведена структурная схема устройства; на фиг. 2 — структурная схема аналогового преобразова- 2р теля сигнала при трехкоординатном датчике напряженности электрического поля промышленной частоты; на фиг. 3 — структурная схема аналогового преобразователя. 25

Устройство содержит датчик 1, аналоговый преобразователь 2 сигнала, замыкающий ключ 3 с самовозвратом, стержневые контакты 4, запоминающие конденсаторы 5, контакты б, нажимную замыкающую кнопку 7 сброса с самовозвратом, корпус 8, диэлектрический стержень 9, фиксирующие выступы 10, направляющие отверстия 11 и 12, тол35 катель 13, направляющий штырь 14, держатель 15, отверстие 16, разъемные контакты 17 и 18 и измерительный прибор 19. Выход датчика 1 соединен с входом аналогового преобразователя 2 ществляется посредством касания щупами, соединенными с измерительным прибором !9 и контактами 6, Неизменное положение датчика 1 в корпусе 8 достигается за счет введения группы запоминающих конденсаторов, снабженных контактами для электрического соединения с выходом аналогового преобразователя 2 сигнала. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. сигнала, выход которого через ключ 3 подключен к стержневым контактам 4, выполненным с возможностью нодключения через контакты 6 к запоминаюшим конденсаторам 5. Выход ключа 3 через кнопку 7 сброса соединен с электронной схемой аналогового преобразователя 2 сигнала. Механическая связь между ручным приводом, ключом 3 и кнопкой 7 сброса осуществляется через фиксирующие .выступы 10 диэлектрического стержня 9, упирающегося нижним . концом в толкатель 13.

Датчик 1 предназначен для преобразования напряженности электрического поля в электрический сигнал и при измерении электрического поля промьппленной частоты выполнен трехкоординатным в форме металлической сферы с размещенными на ней во взаимно ортогональных координатных плоскостях тремя конденсаторнымипреобразователями. Верхней обкладкой каждого преобразователя является металлический шаровой сегмент, изолированный от корпуса сферы диэлектриком, Выходы датчика соединены с тремя входами аналогового преобразователя 2 сигнала, предназначенного для формирования постоянного напряжения, пропорционального напряженности измеряемого электрического поля.

Структурная схема аналогового преобразователя 2 сигнала (фиг, 3) содержит схему 20 формирования квадрата модуля (СФКМ) мгновенного значения вектора напряженности электрического поля, амплитудный детектор

21 и корнеизвлекатель 22.

1239649

СФКМ может быть реализована в,ви-, де трех квадратирующих блоков, входы которых соединены с соответствующими выходами трехкоординатного датчика 1. ° 5

Выходы квадратирующих,блоков подключены к входам сумматора, выход которого является выходом СФКМ 20.

Выход последнего соединен через амплитудный детектор 21, предназначен- 10 ный для выделения максимального значения поступающего на вход сигнала, с входом корнеизвлекателя 2?, на вы— ходе которого формируется постоянное напряжение, пропорциональное измеряе- E5 мой напряженности электрического поля. Стержневые контакты 4 выполнены подпружиненными и расположены внутри корпуса Я в плоскости, совпадающей с плоскостью перемещения диэлектричес- 20 кого стержня 9. Каждый из изолирован; ных один от другого конденсаторов 5 снабжен парой контактов 6 в форме электропроводящих пластинок, предназначенных для соединения конденса- 25 торов с выходом аналогового .преобразователя 2 через ключ 3 и стержневые контакты 4. Кнопка 7 сброса конструктивно размещена ниже ключа 3 (фиг. 2) вдоль .линии перемещения ди- 50 электрического стержня. Датчик 1, аналоговый преобразователь 2 сигнала, ключ 3, контакты 4, конденсаторы 5 с контактами 6 и кнопка 7 сброса размещены в корпусе 8;Диэлектрический стержень 9 служит для закрепления на нем запоминающих конденсаторов 5 с шагом h..

Стержень имеет форму четырехгранной диэлектрической пластины. Конден-40 саторы 5 размещены внутри стержня (фиг. 3) заподлицо с его боковыми гранями, на которых установлены контакты 6.

Фиксирующие выступы 10 служат для механического взаимодействия стержня

9 с ключом 3 и кнопкой 7 сброса и осуществления тем самым их коммутации в определенной последовательности °

Сквозные направляющие отверстия ll и 12 предназначены для прохождения через корпус 8 измерительного блока диэлектрического стержня 9 при его перемещении. Внутри отверстий установ- 55 лены изоляционные втулки для предотвращения контакта конденсаторов 5 с металлическим корпусом 8.

На конце толкатель 13 снабжен направляющим штырем 14, свободно входящим в соответствующее ему отверстие в нижней торцовой части диэлектриков стержня 9.

Держатель 15 выполнен в форме диэлектрической пустотелой трубки, Отверстие 16, размещенное в нижней боковой поверхности пустотелой трубки, предназначено для установки стержня

9 при его замене и приведения в механический контакт с толкателем 13 через направляющий штырь 14.

Измерительный прибор 19 выполнен в виде автономного переносного милливольтметра постоянного тока с высоким входным сопротивлением.

Направляющий паз 23 служит для ориентировочного скольжения контактов 4 вдоль линии установки контактов 6 при перемещении стержня 9 в направляющих отверстиях 1) и 12.

Устройство работает следующим образом.

В исходном состоянии датчик E находится в исследуемой области электрического поля. Держатель 15 закреплен на штативе. Ключ 3 и кнопка 7 сброса разомкнуты. На выходе аналогового преобразователя 2 сигнала сформировано постоянное напряже- ние, пропорциональное измеряемой напряженности поля. Измерительный прибор 19 отсоединен от разъемных контактов 17 и 18.

Предположим, что наблюдатель, нажимая толкатель 13, перемещает стержень 9 внутри корпуса 8. Один иэ фиксирующих выступов, например 10-i, нажимает на кнопку 7 сброса и замык.ет ее. В этот момент стержневые контакты 4 касаются контактов б-i.

Конденсатор 5-i, на котором могло остаться запомненное от предыдущих измерений напряжение, разряжается до нуля через замкнутые контакты кнопки 7 сброса. Происходит очистка памяти и подготовка конденсатора 5-i к очередному измерению. При дальнейшем движении диэлектрического стержня 9 кнопка 7 сброса соскальзывает с выступа 10-i и размыкается. Стержневые контакты 4 продолжают скользить по контактам 6-i. Выступ 10-i упирается в кнопку ключа 3 и замыкает ее (фиг. 3). При этом выход аналогового преобразователя сигнала 2 подключается к конденсатору 5-i, кото1239649 рый заряжается до соответствующего напряжения за доли секунды. Происходит запоминание напряжения конденсатором 5-i. При новом нажатии на толкатель конденсатор выходит из контакта со стержневыми контактами 4.

В дальнейшем при перемещении толкателя на расстояние h кнопка 7 сброса нажимается следующим выступом

10-(i+1) и т.д. по аналогии с предыдущим случаем, Запоминание осуществляется конденсатором 5 †(i+1). Например, при m=20 можно произвести двадцать измерений без смены стержня 9. После этого стержень 9 выталкивается из корпуса прибора и извлекается из него через отверстие ll с помощью изолированного захвата типа клещи, вается страхующей диэлектрической нитью. (не показана), соединяющей стержень 9 с толкателем 13.

Для плавного перемещения толкателя 13 он может быть снабжен в нижней части трубки держателя 15 .понижающим миниатюрным редуктором с верньером.

Кроме того, ключ 3 может быть снабжен дополнительной парой нормально разомкнутых контактов, включенных последовательно с миниатюрным акку-, муляторным источником питания и све30 товым индикатором (светодиодом). При замыкании ключа, когда происходит запоминание информации конденсатором,З> с помощью отверстия в его нижнем конце и направляющего штыря 17 вводится в механический контакт с толкателем

13. В дальнейшем измерения ведутся от решаемых методически задач возможЯ индикатор начинает светиться на время

4G

45 аналогично предыдущему. В зависимости 0 но два режима проведения многократных измерений. В одном иэ них после того, как произошло запоминание информации на конденсаторе, она сразу же считывается. Для этого толкатель подвигается вверх на расстояние, меньшее h, при котором соответствующий либо выпадает из отверстия и удержи-20 выступ 10 размыкает ключ 3. При этом выключается световой индикатор. Изме-, рительный прибор 19 подсоединяют к измерительному блоку через разъемные контакты 17 и 18 и производят визуальный отсчет его показаний.

В другом режиме измерений, более производительном по затратам времени, снятие отсчета ведут после того, как было использовано для- запоминания необходимое количество стержней с конденсаторами. Перед этим они хранятся, например, в диэлектрическом

"футляре", чтобы исключить случайный саморазряд конденсаторов. После этого информация считывается последовательно со всех конденсаторов путем касания щупами, соединенными с измерительным прибором 19, контактов 6.

Формула изобретения

1. Устройство для измерения напряженности электрического поля, содержащее последовательно соединенные датчик, аналоговый преобразователь сигнала, замыкающий ключ с самовозвратом и запоминающий блок, через разъемные контакты соединенный с измерительным прибором, а также корпус и держатель, q т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и производительности измерений, запоминающий блок выполнен в виде диэлектрического стержня с закрепленной на нем с шагом h группой изолированных друг от друга конденсаторов, установленного внутри двух сквозных направляющих отверстий в корпусе с воэможностью продольного перемещения относительно корпуса, внутри держателя размещен толкатель, верхний конец которого сопряжен с диэлектрическим стержнем, причем каждый конденсатор и выход аналогового преобразователя снабжены контактами, а ниже группы конденсаторов на диэлектрическом стержне размещены с шагом

h фиксирующие выступы с возможностью механического взаимодействия с замыкающим ключом с самовозвратом и с введенной параллельно его выходу замыкающей кнопкой сброса с самовозвратом.

2. Устройство по п. 1, о т л ич а ю щ е е с я тем, что в нижней части держателя выполнено отверстие.

4 иа д

Составитель Е. Плужникова

Техред:М.Ходанич Корректор О. Луговая

Редактор Н. Рогулич

Заказ 3392/46 Тираж 728 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4